Zn nanodaļiņu veidošana pie ZnO kristāla virsmas ar Nd:YAG lāzera starojumu: eksperiments, modelis un pielietojums
Dr.Phys. Pāvels Onufrijevs (RTU Tehniskās fizikas institūts)
Tika paradīta iespēja ar Nd:YAG lāzera starojumu vadīt ZnO kristāla elektrovadītspēju un optiskās īpašības, tādas kā: fotoluminiscence un optiskā caurlaidība. Tika novērota pieckārtēja ZnO kristāla vadītspējas palielināšanās pēc apstarošanas ar lāzeru ar intensitāti Ith1 = 3,2 MW/cm². Vienlaicīgi fotoluminiscence spektros tika konstatēts brīvo eksitonu (ar fotonu enerģiju 3.27 eV) intensitātes pieaugums un dziļā līmeņa emisijas joslas (ar fotonu enerģiju 2.16 eV) intensitātes samazināšanās. Šie rezultāti liecina par ZnO kristāla kvalitātes uzlabošanos. Tālāka lāzera starojuma intensitātes palielināšana tikai samazina abu joslu intensitāti fotoluminiscences spektros. Tas nozīmē, ka lāzera starojums ar intensitāti Ith1 = 3.2MW/cm² ir pirmais slieksnis, pie kura ZnO kristāla kvalitāte sāk pasliktināties. Palielinot lāzera starojuma intensitāti virs Ith2 = 212,0 MW/cm², uz apstarotas virsmas novērota plaisu veidošanās. Pie tam ZnO vadītspēja turpina palielināties un pārsniedz sākotnējo vērtību 277 reizes. Šī lāzera starojuma intensitāte ir ZnO kristāla bojājumu otrais slieksnis. Kopējā fotoluminiscences intensitāte strauji samazinās, it īpaši ap plaisām. Turpmākā lāzera starojuma intensitātes palielināšana līdz Ith3 = 290,0 MW/cm² noved pie "melnā ZnO" veidošanās uz apstarotas kristāla virsmas, ko var redzēt ar neapbruņotu aci. To izraisa Zn nanodaļiņu veidošanās ar diametru 40 nm. ZnO kristāla optisko un elektrisko īpašību izmaiņas pēc apstarošanas ar Nd:YAG lāzera starojumu var izskaidrot ar telpisku Zn starpmezglu atomu ģenerāciju un to telpisko pārdali. "Melnais ZnO" veidojas tādēļ, ka pie noteiktas Zn starpmezglu atomu koncentrācijas notiek to aglomerācija.
